[헬로티] 동아대학교 산학협력단은 컨테이너 모니터링 및 관제 특허 기술을 개발했다. ◆ 기술의 필요성 종래 기술은 컨테이너 추적 장치와 모니터링 시스템 간에 양방향 통신을 수행하는 경우 컨테이너 추적 장치의 전류 소모량이 커지고, 필요 이상의 통신으로 인한 자원이 낭비되어 배터리만으로는 운송기간 동안 소모되는 전력량을 만족하기에는 어려움이 있었다. 이 기술은 저전력 양방향 통신을 기반으로 하는 컨테이너 위치 추적 방법 및 장치에 관한 것으로, 이를 통해 위치 정보 수신을 위한 위치 정보 수신부와, 통신을 위한 통신부와, 상기 위치 정보 수신부로부터 위치 정보를 수신하여, 수신된 위치 정보를 기반으로 컨테이너의 현재 위치를 검출할 수 있다. 검출된 컨테이너의 현재 위치에 따라 단방향 통신 및 양방향 통신 중 어느 하나를 수행하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 컨테이너 위치 추적을 위한 장치를 제공한다. 사진. 컨테이너 도어 개폐 감지를 위한 장치 그러나 동아대학교 산학협력단이 개발한 이 기술은 컨테이너의 위치 추적을 수행하되 설정된 특정 지역에서만 양방향 통신이 가능하기 때문에, 컨테이너 추적 장치의 전원 소모량을 줄여 컨테이너 추적 장치의 사용
[헬로티] 1988년 창원 전투기 공장 설계팀에서 서울에 있는 자동화사업본부로 발령받았다. 그 당시는 본사임에도 견적서는 타이프를 치고 있었다. 물론 얼마 지나서 PC가 들어오고서는 견적제안서용 타이프는 고물이 되었지만 말이다. 대기업 본사인데도 제도판은 1992년까지 사용하고 있었다. 일부 선배들은 전체 자동화 시스템 그림을 봐야 하는데, CAD에서는 그 느낌과 영감을 얻을 수 없어서 제도판을 선호하기도 했었는데, 가끔 16층 바닥이 흔들려서 설계가 쉽지는 않았었다. 영감을 못 얻는다는 말이 틀린 말은 아니었다. 여러 로봇 사양과 컨베이어 및 특수 전용 자동화 머신을 이것저것 설계하려면 화가가 도화지를 쳐다보듯 물류서부터 여러 구상을 하여야 하는데, CAD는 무언가 이미 정해진 것을 옮기는 듯한 느낌이었다. 즉, 엔지니어링을 하는데 있어서 전체 그림이 안 떠오른다는 것이었다. 당시 대기업들이 모두 자동화 사업에 경쟁적으로 참여하여 로봇, 무인운반차(AVG : Automated Guided Vehicle), 무인창고(AS/RS : Automated Storage/Retrieval System), 물류센터, Hanger rail system, Linear mo
[헬로티] 한국화학연구원과 경희대 공동 연구진이 미래 IoT, 센서, 웨어러블 기기 소자 등에 필요한 3D 프린팅용 전지 소재를 개발했다. 미래 웨어러블 기기, 센서, 소형 로봇, 인체삽입형 소자 등은 크기가 작고 다양한 형태를 지니고 있어, 여기에 들어가는 이차전지도 기존 전지처럼 정형화된 형태가 아니라 정교한 형태 구현이 필요하다. 따라서 정교한 형태로 원하는 모양대로 만들어내기 위해, 3D 프린팅으로 전지를 제작하는 기술이 전세계적으로 주목받고 있다. 특히 3D 프린팅용 전지로 전극이중층 슈퍼커패시터(EDLC) 전지가 꼽히고 있는데, 이 전지 안에 들어가는 집전체 소재를 연구팀이 개발한 것이다. 전극이중층 슈퍼커패시터(EDLC) 전지는 구조가 단순하고 수명이 길어, 작은 전력을 사용하는 센서, 사물인터넷, 웨어러블 소자 등의 첨단 기기 구동을 위한 에너지원으로 적합한 것으로 알려져 있다. 현재에도 리튬이온전지의 보조 전지 격으로, 일부 자동차 및 스마트폰, 카메라 등에 쓰이고 있다. 전지는 집전체, 전극, 전해질로 구성되어 있으며, 3D 프린팅으로 제작이 가능하려면 이 세 구성 성분 모두 3D 프린팅이 가능한 잉크 소재여야 한다. 한국화학연구원 최영민&
[헬로티] 본고에서는 이기종 자동차 시스템의 기계 부품을 갖춘 전자 시스템(디지털 및 아날로그 장치 포함)의 시뮬레이션을 위한 통합 프레임워크를 설명한다. 수많은 전자 제어 장치(ECU)로 구성된 전자 시스템을 모델화 하여 메카트로닉 시스템의 기능을 시뮬레이션 한다. 최근에 개발된 기능 모형 인터페이스 표준 접근방식을 복잡한 가상물리 자동차 시스템의 모델 작성에 사용했다. 이 프레임워크는 가상 ECU에서 실행될 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)를 포함한 실제 시스템을 시뮬레이션 한다. 이를 통해 기계 시스템이 연결되어 있는 상태에서 자동차 시스템의 소프트웨어와 하드웨어를 공동개발 할 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 디버깅은 개발된 방법을 사용하여 이루어진다. 자동차 메카트로닉스 시스템의 개발 주기는 제안된 프레임워크를 이용해 크게 단축시킬 수 있다. 서론 자율주행(AD)에는 정교한 전자 시스템이 필요하다. 오늘날의 자동차 전장 시스템의 디자인에는 많은 시스템온칩(SoC)이 포함되어 있다[1, 2]. 버그나 고장 위험이 없도록 하기 위해서는 심층 검증이 필요하다. 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)의 안전성은 열, 기계 및 전기 부품을 포함한 시스템 전체의
[헬로티] 직장의 안전은 오늘날 대부분의 제조업이 직면하고 있는 중요한 과제 중 하나이다. 산업계는 근무 중 지속되는 노동자의 부상을 보상하기 위해 매년 막대한 비용을 쏟는다. 근로자 또한 직장에서 입은 부상과 질병으로 인해 근무일을 놓치게 된다. 부상은 직접 및 간접 비용을 유발하며, 결국 직접 비용보다 20배나 더 많은 비용을 초래한다. 숙련된 노동력의 부족은 제조업계가 직면하고 있는 또 다른 과제이다. 숙련된 노동자들은 구하기 어렵고, 발견했어도 유지하는데 비용이 많이 든다. 이러한 어려움 때문에 제조업계가 인력 대신 제조업 자동화를 활용하는 방안을 고려해야 할 때이다. 유니버설 로봇이 제시한 제조 산업에 큰 도움이 될 3가지 방법을 이하에 소개한다. 1. 로봇이 숙련된 노동력을 위한 자리를 채울 수 있다 매년 제조업체는 숙련된 노동자를 채우는 데 어려움을 겪는다. 숙련된 노동자가 부족한 제조업체는 비어있는 자리를 채우기가 쉽지 않다. 비어있는 자리를 채우지 못하면 전반적인 생산성과 성장성이 저하된다. 숙련된 노동자 부족이라는 도전이 곧 끝나지 않을 것이다. 딜로이트가 제조업과 연계하여 실시한 설문조사에 따르면, 앞으로 창출될 제조업 일자리의 절반 이상
[헬로티] 히하라 마사히코 (日原 政彦) 히하라기술사사무소 최근의 레이저 기술의 진보가 현저해짐에 따라 레이저광의 출력이나 특징을 이용해 다기능성․다양성이 요구되는 자동차, 일렉트로닉스, 항공기, 정보통신, 의료 영역(치과용 부재 등), 금형 용접․보수, AM(적층조형, 3D 프린터에 의한 금형 부품 제조․조형 등), 장식․가식, 측정기기, 오락산업 등 많은 영역에 이용되면서 수요가 점점 증가하고 있다. 레이저 용접․보수는 보통의 용접 작업에 비해 장치가 고가이고, 레이저 장치가 복잡하기 때문에 발전이 느렸다. 그러나 최근에는 파이버 전송장치의 진보․발전에 의해 간편화, 소형화, 작업의 자유도가 개선됐다. 그렇기 때문에 각종 금형이나 부품, 고정도․미세부의 용접․보수를 위한 저변형 가공 및 저입열 용접이 가능해지고, 부가가치가 높은 제품과 부품 제작을 목적으로 수요가 증가하고 있다. 레이저 용접법은 레이저광을 열원으로 하고, 집광된 에너지 밀도가 높은 열원을 피가공물(금형 등)의 표면에 조사, 금속을 국부적으로 용접․응고시켜 접합하는 방법이다(그림 1). 레이저
[헬로티] 히노 마코토 (日野 實) 히로시마공업대학 18세기에 영국을 중심으로 확산된 산업혁명에서는 증기기관이 발명되어 방적업이 발달했다. 이어서 19세기에는 자동차가 출현하고, 20세기에는 셀 수 없을 정도의 발명이 이루어졌다. 그 중에서 컴퓨터와 함께 20세기의 2대 발명으로 위치매김하고 있는 레이저(LASER; Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, 빛의 유도 증폭 작용)은 1960년 미국의 T.H.Maiman에 의해 발명됐으며, 그는 그 업적으로 노벨물리학상을 수상했다. 그 발명으로부터 60년이 지난 현재, 레이저 기술은 모든 산업 분야에 적용되고 있다. 레이저는 산업 기술이면서 ‘발명을 낳는 기술(innovative technology)’로서 21세기에 들어서도 노벨상 수상자를 배출하고 있다. 특히 2014년에는 청색 발광 다이오드의 발명과 실용화에 의해 3명의 일본인이 노벨물리학상을 수상했다. 이와 같이 레이저는 항상 새로운 물리 분야를 개척하는 툴로서도 연구자들을 끌어들이고 있다. 레이저를 응용한 가공은 정밀 가공 기술로서 기존의 가공 기술로는 불가능했던 난가공을
[헬로티] 아이자와 타츠히코 (相澤 竜彦) 표면기능디자인연구소 필자는 엑시머 레이저에 의한 가공 연구, YAG 레이저 충격가공 연구를 시작으로, 최근 10년간은 피코초․펨토초 레이저를 이용한 표면 기능 제어, 특히 마이크로․나노 텍스처링 연구에 종사해 왔다. 이 극단 펄스 레이저의 가공의 특징은 레이저 조사에 동반되는 열적 효과를 동반하지 않고, 조사 시 물질의 애블레이션을 이용함으로써 레이저광 제어 내에서 세밀한 제거가공을 실행할 수 있다는 점에 있다. 따라서 가공법을 고안․실시하는데 있어 레이저광 특성(펄스폭, 반복 주파수, 플루언스, 출력 등)과 함께 레이저빔 제어법 등의 가공 시스템이 중요하다. 예를 들면 산화알루미늄판에 레이저 구멍가공을 피코초 레이저로 해보자. 빔 제어 없이는 그림 1 (a)와 같이 애블레이션과의 상호 작용으로 구멍 형상이 흐트러지고, 동 그림 (b)와 같이 구멍가공이 깊어짐에 따라 가공이 불안정해져 두 갈래로 나누어지는 구멍가공이 되어 버리므로 고정도 구멍가공이 필수인 형기술에는 적합하지 않다. 여기서 그림 2에 나타낸 레이저광 제어를 하면, 그림 3에 나타낸 고애스펙트비의 직구멍가공을
[헬로티] 디지털 정보 디스플레이 장치에 문제 생겨도 재부팅 없이 문제 해결 가능 한국전자기술연구원은 가상 머신 기반 디지털 정보 디스플레이 장치 및 전자장치를 개발했다. 이를 통해 앞으로 조선, 해양, 통합항해시스템에서 전자장치 및 디지털 정보 디스플레이 장치가 제공될 전망이다. 전자장치는 복수개의 입출력 인터페이스를 포함하고, 복수개의 운영체제가 각각 별도로 설치된 복수개의 가상머신을 포함하며, 복수개의 가상머신 및 복수개의 입출력 인터페이스를 모니터링할 수 있게 되어 전자 장치에 문제 발생 시 재부팅없이 신속한 정상동작 기능 복귀가 가능해지게 될 것이다. ◆ 왜 필요한가? 기존 디지털 정보 디스플레이 장치의 단일 OS 구성에서는 내부의 보안모듈 또는 위험 발생 회피 모듈을 적용하더라도, 시스템에 문제가 생길 경우 백업이 불가능하며, 네트워크 인터페이스 문제도 동시에 발생하기 때문에 재부팅을 통한 복구가 일반적으로 수행되고 있다. 또한, 디지털 정보 디스플레이 장치의 단일 OS에서는 문제점 발생 시 별도의 복구 시스템이 없을 경우 시스템에 이상이 생길 수 있으며, 이상이 생기면 외부에서 원격접속으로 인한 네트워크 접근이 어렵고, 자동 복구시스템은 재부팅
[헬로티] 입자 크기 줄이지 않고 부피당 고에너지 밀도와 고출력 특성을 구현할 수 있는 이차전지 양극 소재 비밀 밝혀 최근 테슬라(Tesla)를 필두로 하여 세계적으로 전기차 시장이 빠르게 성장하고 있다. 전기차는 기존 내연기관 자동차와 달리, 이차전지의 동력만으로 자동차를 움직이기 때문에 배터리의 성능이 곧 자동차의 성능이 될 수 있다. 하지만 느린 충전 시간과 낮은 출력은 여전히 전기차가 넘어야 할 장벽이다. 포항공대(POSTECH) 연구팀이 더 빨리 충전되고 오래 가는 전기차 배터리 소재를 개발해 주목을 받고 있다. 신소재공학과 강병우 교수, 통합과정 김민경 씨 연구팀은 성균관대 에너지과학과 윤원섭 교수팀과 함께 이차전지 전극 물질에서 충·방전할 때, 입자 크기를 줄이지 않아도 획기적으로 충·방전 시간을 단축해 고출력을 낼 수 있다는 것을 처음으로 밝혀냈다. 이 연구 성과는 재료 분야 국제학술지 ‘에너지 엔 인바이러먼털 사이언스(Energy & Environmental Science)’에 최근호에 게재됐다. 지금까지 이차전지에서 빠른 충·방전을 위해 전극 물질의 입자 크기를 줄이는 방법이
[헬로티] 카이스트 대학 생명화학공학과 김희탁 교수(나노융합연구소 차세대배터리센터) 연구팀이 아연 전극의 열화 메커니즘을 규명하고 이를 해결함으로써 전 세계에서 보고된 모든 레독스 흐름 전지 가운데 가장 오래가는 수명을 가지는 수계 아연-브롬 레독스 흐름 전지 개발에 성공했다. 최근 들어 신재생에너지의 간헐성을 보완하고 전력 피크 수요를 충당하기 위해 신재생에너지 및 심야 전력을 대용량으로 저장, 필요할 경우 저장된 에너지를 설비에 공급함으로써 에너지 이용 효율을 높일 수 있는 에너지저장시스템(ESS) 기술이 각광받고 있다. 현재 대부분의 ESS는 값이 저렴한 `리튬이온전지' 기술을 채택하고 있지만, 리튬이온전지는 태생적으로 발화로 인한 화재 위험성 때문에 대용량의 전력을 저장하는 ESS에는 적합하지 않다는 지적을 받아왔다. 실제 2017년~ 2019년까지 2년간 국내에서 발생한 리튬이온전지로 인한 ESS 화재사고 33건 가운데 가동이 중단된 곳은 전체 중 35%에 달한다. 현재까지 집계된 손해액만도 약 7,000억 원 이상으로 추정되고 있다. 따라서 최근에는 배터리 과열 현상을 원천적으로 차단할 수 있는 수계(물) 전해질을 이용한 *레독스 흐름 전지가 큰
[헬로티] 세라믹 소재 리튬공기전지 개발, 상용화 난제 전지수명 저하 문제 해결 한 번 충전으로 서울과 부산 왕복 거리보다 긴 1천㎞를 달릴 수 있는 전기차 전지 기술이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)과 삼성전자 종합기술원 공동연구팀은 세라믹 소재의 리튬공기전지를 개발해 상용화의 난제로 지적돼 온 전지 수명 저하 문제를 해결했다고 지난 15일 밝혔다. 공동연구팀에 따르면 리튬공기전지는 현재 각종 전자 기기와 전기차에 쓰이는 리튬이온전지보다 10배 이상 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 또 공기 중 산소를 전극재로 쓰기 때문에 금속 소재를 사용하는 리튬이온전지보다 경량화도 유리해 가볍고 오래 달리는 차세대 경량 전기차 전지로 주목받고 있다. 다만 전지 작동 과정에서 발생하는 활성산소 때문에 전지 수명이 떨어지는 고질적인 문제점을 안고 있다. 그림. 연구팀이 개발한 전지의 구조와 성능 (출처: 연합뉴스) 이에 연구팀은 전지 내부의 유기물질을 고성능 세라믹 소재로 대체함으로써 전지 수명을 획기적으로 향상했다. 기존 10회 미만이었던 충·방전 수명이 100회 이상으로 크게 개선됐다. 연구팀은 또 고체 형태인 세라믹 소재가 우수한 이온 전도성과 전
[헬로티] UNIST·고려대 연구팀 공동 연구…발광 효율 3배 이상 향상 색 순도와 효율이 기존보다 뛰어난 청색광을 발산하는 '페로브스카이트 발광 소자'(Perovskite LEDs·이하 PeLED)가 울산과학기술원 연구팀에 의해 개발됐다. 13일 울산과기원에 따르면 송명훈·곽상규 교수팀이 고려대 화학과 우한영 교수팀과 공동으로 청색 PeLED를 개발했다. 연구팀이 만든 PeLED는 청색광을 만드는 효율이 기존 대비 3배 이상 향상됐고, 색 순도도 높아 또렷한 푸른색 구현이 가능하다. 청색 페로브스카이트 발광 소자(PeLED)와 공액 고분자 전해질 분자 구조. (출처: 연합뉴스) 발광 소자는 TV나 휴대전화에서 색상을 구현하는 장치로, PeLED는 색상 구현 물질로 페로브스카이트를 쓴다. 페로브스카이트는 이온을 품고 있는 물질로, 이온 종류를 바꾸는 방식으로 여러 가지 색상을 만들 수 있다. 다른 발광 소재들보다 생산 단가가 낮고 자연에 가까운 천연색을 구현할 수 있어 차세대 디스플레이 소재로 주목받고 있다. 그간 청색 PeLED는 전기에너지를 빛으로 바꾸는 효율이 10%밖에 되지 않아 전력 소모가 많았다.
[헬로티] 가장 투명한 부품은 투명한 소재에서 시작한다. 다양한 목적으로 사용되는 투명 부품은 제작의 어려움을 수반하지만 적합한 소재를 찾는 것이 중요하다. 이하 내용에서는 투명 소재와 3D프린팅의 조합으로 제조혁신을 구현하는 동시에 시간과 비용을 절감하는 응용 사례에 대해 알아본다. 자료 제공 3D시스템즈 ▲출처 : 3D시스템즈 투명 3D프린팅 부품의 이점 기존 제조 방식에서는 여러 제약 조건으로 인해 복잡한 제조 형태를 구현하는데 어려움을 겪었다. 그에 비해 적층제조 기술은 복잡한 기하형상을 제작하기에 적합한 방식이다. 투명 소재의 가치는 부품을 제작해 내부까지 들여다볼 수 있다는 점에 있다. 3D프린팅과 투명 소재의 조합은 가시성과 기하학적 자유도의 결합을 의미한다. 이를 기반으로 설계자와 엔지니어는 철저한 테스트와 검증으로 거쳐 우수한 성능의 제품을 생산하는 동시에 개발 시간을 단축하게 된다. 일부 응용 분야에서는 설계 평가를 위해 내열성, 내습성, 특정 강도 임계값 등 소재 특성이 추가로 필요한 경우가 있다. 이렇게 광범위한 소재에 대한 지식과 접근성은 설계자와 엔지니어 모두 자신의 분야에서 가장 적합한 소재를 선택하는 기반이 된다. 결국 제품 개발
[헬로티] 사출 성형이란 플라스틱의 성형가공법으로 열가소성수지를 성형하는 대표적인 방법이다. 다양한 무게의 제품을 성형하며, 반복해서 제작할 수 있으므로 대량생산에 적합한 기술 중 하나다. 금형기술 10월호에서는 사출성형공정에 적절한 사출 및 보압 조건에 대한 내용 그리고 성형 불량 종류에 대해 알아보고자 한다. LS엠트론 김영기 고문 기고 사출과 보압 사출공정에서 스크류가 플런저 역할을 수행한다. 완전한 균질의 용융재료가 고압력과 일정한 속도 프로파일로 스크류의 전진동작에 의해 금형 안으로 사출된다. 캐비티가 충진될 때 압력 제어로 절환되고 성형품이 금형 안에서 냉각되는 동안 재료의 수축을 보상하기 위해 유동체 중앙에 압력을 가한다. 사출속도가 성형제품에 미치는 영향은 다음과 같다. - 탄 자국 : 에어밴트가 원활히 이루어지지 않은 경우 - 미성형 제품 : 캐비티가 완전히 충진되기 전에 수지가 고화되는 경우 - 플래시 발생 : 사출 도중 충진된 재료가 급속히 고화돼 필수적으로 높은 압력이 발생되는 경우) - 젯팅, 갇힌 공기(기포) : 사출초기에 매우 높은 속도를 가지는 경우 - 박리 : 충진 마지막 단계에서 용융재료가 첨가제 주위를 더 이상 흐르지 않는